Energia kinetyczna i potencjalna

Scenariusz lekcji

1. Cele lekcji

   1. Wiadomości
      Uczeń zna:

      • pojecie energii i jej związek z pracą.

   2. Umiejętności
      Uczeń umie:

      • zdefiniować energię kinetyczną i potencjalną,

      • podać wzór energii kinetycznej i potencjalnej,

      • wyjaśnić równoważność pracy i energii na jakimś przykładzie,

      • rozwiązać proste zadania na równoważność pracy i energii.

2. Metoda pracy Pogadanka, doświadczenia przeprowadzane przez nauczyciela, dyskusje.

3. Środki dydaktyczne klocek, dwie kulki metalowe o różnych masach, plastelina, równia pochyła.

4. Przebieg lekcji

   3. Faza przygotowawcza

      1. Sprawy organizacyjno - porządkowe:

         • sprawdzenie obecności;

         • zapisanie tematu lekcji.

   4. Faza realizacyjna

      2. Nauczyciel zadaje uczniom pytania:

         • kiedy mówimy o pracy?

         • z czym kojarzy się wam energia?

         • kiedy mówimy o energii?

      3. Nauczyciel definiuje pojęcia, które uczniowie zapisują w zeszytach:

         • Energia opisuje stan fizyczny układu ciał w danej chwili, tj. możliwość wykonania pracy. Inaczej energię można zdefiniować jako zdolność do wykonania pracy.

         • Gdy praca jest wykonywana nad ciałem (przez siły zewnętrzne), to zyskuje ono energię.

         • Jeżeli praca wykonana jest przez ciało, wówczas traci ono energię.

         • Praca i energia to równoważne pojęcia.

      4. Nauczyciel przeprowadza doświadczenia:

         *Doświadczenie 1.
         Do przeprowadzenia doświadczenia potrzebna będzie metalowa kulką oraz dwa jednakowej wielkości i kształtu kawałki plasteliny. Plastelinę kładziemy na płaskiej powierzchni, natomiast kulkę zrzucamy:

         z pewnej wysokości na pierwszy kawałek plasteliny,
         z większej wysokości na drugi kawałek plasteliny.* Uczniowie obserwują, co się stało z kulką i plasteliną.

         Uczniowie wraz z nauczycielem formułują wniosek, który zapisują w zeszytach:
         Energia potencjalna ciężkości (grawitacji) (równoważna wykonanej pracy) zależy od masy ciała i od wysokości, na jaką to ciało zostanie podniesione. gdzie:
         S = h,
         FIndeks dolny g_g – ciężar ciała o masie m,
         ${\mathrm{\text{ΔE}}}_p$– przyrost energii potencjalnej ciężkości,
         m – masa ciała wzniesionego na wysokość h,
         g – przyspieszenie ziemskie.
         Doświadczenie 2.
         Ustawiamy równię pochyłą i u jej podnóża umieszczamy kloce. Na równi umieszczamy metalową kulkę, którą puszczamy. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: co się dzieje z kulką?
         Uczniowie wraz z nauczycielem formułują wniosek, który zapisują w zeszytach:
         Energia kinetyczna ciał jest tym większa im większa jest masa ciała i im większą to ciało osiągnęło prędkość. gdzie:
         EIndeks dolny k_k – energia kinetyczna ciała,
         m – masa ciała,
         v – prędkość, z jaką poruszało się ciało

      5. Rozwiązywanie zadań.

         Zad.1.
         Jaki przyrost energii potencjalnej (względem biurka) będzie miała książka o masie 500g podniesiona, z biurka na wysokość 1m, na półkę umieszczoną 160 cm nad podłogą.

         Zad.2.
         Oblicz energię kinetyczną pocisku o masie 40 kg wyrzuconego z armatniej lufy z prędkością $600\frac{m}{s}$.

   5. Faza podsumowująca
      Podsumowanie wiadomości o energii kinetycznej i potencjalnej.

5. Bibliografia

   6. G. Francuz - Ornat, T. Kulawik, M. Nowotny‑Różańska, „Fizyka i astronomia dla gimnazjum”, cz.2, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 1999.

6. Czas trwania lekcji
   45 minut